כיצד מחושב כוח הגרירה הנדרש עבור מטחנת גדמים?

מטחנת גדמים היא מכונה-כבדה שנועדה לצמצם את גדמי העצים והשורשים לכדי שבבי עץ. כאשר בוחנים גרירה-מאחורי מטחנת הגדמים -, תצורה נפוצה עבור חוצבי עץ ומעצבי נוף - אחת השאלות ההנדסיות החשובות ביותר היא: כמה כוח גרירה נדרש כדי למשוך בבטחה את מטחנת הגדמים והגרור שלו במעלה מדרון, על פני קרקע רכה או לאורך כביש סלול? חישוב נכון של משיכת המוט הנדרשת מבטיח שלרכב הגורר (טנדר, טרקטור או רכב שטח) יש מספיק כוח וכושר בלימה, ומונע מצבים לא בטוחים ומאמץ מכני. מאמר זה מסביר את השיטה המבוססת על הפיזיקה- לחישוב כוח הגרירה עבור מטחנת גדמים.

כוח הגרירה הכולל הנדרש למשיכת גדם הוא סכום של שתי התנגדויות עיקריות: מרכיב הכבידה הפועל במקביל לשיפוע, והתנגדות הגלגול בין צמיגי הנגרר למשטח הקרקע. הנוסחה הבסיסית היא:

Ftotal​=m×g×[sinθ+fr​×cosθ]

אֵיפֹה:

Ftotal​= כוח גרירה נדרש (ניוטון, או המרה ל-kgf / lbf)

מ= מסה כוללת של מטחנת הגדמים בתוספת גרר (ק"ג)

g= תאוצת כבידה (9.81 מ"ר לשנייה)

זווית שיפוע θ= במעלות

fr​= מקדם התנגדות גלגול (ללא מימד)

כדי ליישם את הנוסחה הזו על מטחנת גדמים, תחילה צריך את המשקל הרטוב בפועל של המכונה, כולל מיכל דלק מלא, שמן הידראולי, וכל אביזרים מחוברים, בתוספת משקל העצם של הקרוואן עצמו. לדוגמה, גרר טיפוסי-בינוני-מאחורי מטחנת גדם שוקל כ-1,000-1,500 ק"ג, ונגרר סרן- יציב מוסיף עוד 400-600 ק"ג, ומעניק מסה נגררת כוללת של 1,400-2,100 ק"ג.

על קרקע שטוחה ומרוצפת (θ=0∘), הנוסחה מפשטת ל-F=m×g×fr​. באמצעות מקדם התנגדות לגלגול אספלט של 0.018 ומסה כוללת של 1,800 ק"ג, כוח הגרירה הנדרש הוא כ-318 N או 32 kgf - המטופל בקלות על ידי רוב המשאיות הקלות. עם זאת, תנאי-המציאות הם לעתים רחוקות שטוחים. בשיפוע של 5 מעלות (בערך 8.7%), מרכיב הכבידה הופך להיות משמעותי. שימוש באותו שילוב של מטחנת גדמים וקרוואן במשקל 1,800 ק"ג על אספלט:

F=1800×9.81×[sin5∘+0.018×cos5∘]≈17658×[0.087+0.0179]≈1853 N (כ-189 kgf)

במדרון של 10 מעלות עם משטח חצץ (fr​=0.10), הכוח עולה בחדות:

F=1800×9.81×[sin10∘+0.10×cos10∘]≈4410 N (בערך 449 kgf)

זה מתקרב למגבלת המוט המעשית של טנדר של חצי-טון, במיוחד על משטחים רופפים שבהם אחיזת הצמיגים עשויה להיות מוגבלת.

עבור דגמי מטחנת גדם עם הנעה עצמית-, החישוב עובר לאימות אם מערכת ההנעה של המכונה עצמה יכולה לטפס במדרון נתון מבלי להחליק. כאן הנוסחה משווה מאמץ משיכה זמין מול כוח נדרש:

זמין​=μ×m×g×cosθ

דרוש​=m×g×[sinθ+ft​×cosθ]

כאשר μהוא מקדם הידבקות הקרקע של המסילה- (בדרך כלל 0.4-0.6 עבור אדמה קשה, 0.25-0.35 עבור חימר רטוב) ו-ft‏ הוא התנגדות הגלגול הפנימית של המסילה (0.04-0.07). מטחנת הגדמים יכולה לטפס במדרון רק אם זמין​ גדול או שווה ל-Frequired​.

לסיכום, חישוב כוח הגרירה עבור מטחנת גדם מחייב לדעת את המסה הנגררת הכוללת, את זווית השיפוע הצפוי התלול ביותר ואת התנגדות הגלגול של פני השטח. השתמש בנוסחה F=m⋅g⋅[sinθ+fr​⋅cosθ]וכפל במקדם בטיחות של 1.3–1.5 כדי לקחת בחשבון את האינרציה ההתחלתית ועומסים חולפים. השווה תמיד את התוצאה לדירוג משיכה-של היצרן של רכב הגרירה ודירוג משקל משולב ברוטו (GCWR) כדי להבטיח פעולה בטוחה ויציבה של מטחנת הגדמים שלך בכל אתר עבודה.